物理新人教版-选修3-3---第七章---第一节《物体是由大量分子组成的》

第一节物体是由大量分子组成的高中物理选修3-3第七章《分子动理论》阅读课文,回答以下问题:这里所说的分子与化学中所说的分子有何不同?化学中分子是：具有物质的化学性质的最小微粒物理中分子是：做热运动时遵从相同规律的微粒，包括组成物质的原子、离子或分子。一、分子的大小组成物质的分子是很小的，不但用肉眼不能直接看到它们，就是用光学显微镜也看不到它们。那怎么才能看到分子呢？我国科学家用扫描隧道显微镜拍摄的石墨表面原子的排布图，图中的每个亮斑都是一个碳原子.用扫描隧道显微镜（能有放大几亿倍）扫描隧道显微镜扫描隧道显微镜拍摄的石墨表面原子排布图分子的大小•放大上亿倍的蛋白质分子结构模型怎样才能知道分子的大小呢？2.具体做法是：把一滴油酸滴到水面上，油酸在水面上散开形成单分子油膜，如果把分子看成球形，单分子油膜的厚度就可认为等于油膜分子的直径。1.有一种粗略测定分子大小的方法叫油膜法。那么如何才能求出单分子油膜层的厚度(即分子直径)呢？1.先测出油酸滴的体积V；2.测出水面上漂浮的油膜的表面积S；3.单分子油膜的厚度等于油滴体积V与油膜面积S的比值：SVd方法小结：通过测量较大量来研究较小量。在用油膜法测定分子的直径时，实际上做了理想化处理，请问：有哪些地方做了理想化处理？②把分子看成球形。①把滴在水面上的油酸层当作单分子油膜层。油分子一个紧挨一个整齐排列。一些数据太大或很小,为了书写方便,习惯上用科学记数法写成10的乘方数,如3×10-10m。我们把10的乘方数叫做数量级,1×10-10m和9×10-10m，数量级都是10-10m。一般分子直径的数量级为10-10m（除少数有机物大分子以外）数量级例1：将1cm3油酸溶于酒精，制成200cm3的油酸酒精溶液，已知1cm3溶液有50滴，现取1滴油酸酒精溶液滴到水面上，随着酒精溶于水，油酸在水面上形成一单分子薄层，已测出这一薄层的面积为0.2m2，由此可估测油酸分子直径是多少？1滴油酸酒精的体积为1/50cm3其中含油酸体积为10-10m3油酸膜的厚度为5×10-10m练习1：体积是10-4cm3的油滴滴于水中，若展开成一单分子油膜，则油膜面积的数量级是（）A．102cm2B．104cm2C．106cm2D．108cm2Bdd固体、液体小球模型ddd气体立方体模型dd分子①分子模型：在计算固液体分子大小时，作为一个近似的物理模型，可把分子看成是一小球.则：3432Vd②对气体可以把分子当作是一个小立方体，这个小立方体的边长可以看作相当于分子间的平均距离.即3Vd（以上两式中d表示分子的直径，V表示固液体分子的体积或气体分子所占的空间体积.）二、阿伏加德罗常数1.回忆化学中学过的阿伏加德罗常数.1mol的任何物质都含有相同的粒子数，这个数就叫阿伏加德罗常数。例2：已知水的摩尔体积是1.8×10-5m3/mol，每个水分子的直径是4×10-10m，设想水分子是一个挨一个排列的，求1mol水中所含的水分子数。2.根据分子的大小，可以计算出阿伏加德罗常数一个分子的体积：3293m103.0)2dπ(34V1mol水中所含的水分子数：.32935m100.3mol/m108.1=6.0×1023mol-1N=1231002.6molNA练习2：由油滴实验测得油酸分子的直径为1.12×10-9m，已知油酸的密度为6.37×102kg/m3，已知油酸的摩尔质量为282g/mol，试求阿伏加德罗常数。解：设想油酸分子一个挨一个排列，1mol油酸分子的质量为M，密度为ρ，油酸分子的直径为d，把每个油酸分子当作小球.则其体积为:36dV分子1mol油酸的体积:MV1mol油酸所含的微粒数，即阿伏加德罗常数为NA.361dNMA3921)1012.1(614.311037.61082.2AN∴NA=6×1023mol-1应用：(1)已知物质的摩尔质量M，物体的密度ρ，阿伏加德罗常数NA，物质的质量m。则：分子的质量m分子=M/NA分子的体积v分子=V摩尔/NA=(M/ρ)/NA所含有的分子数N=摩尔数×NA=(m/M)×NA•标准状态下，1mol气体的体积为22.4升。v升气体含有的分子数N=（v/V摩尔）×NA•注意：上式对气体不适用，求得的分子体积应是气体分子占有的空间。（2）应用阿伏加德罗常数A、计算物质所含的粒子数例3：求:1cm3水中含有的分子数(1mol水的质量是0.018kg)？)(1034.31002.6108.1100.1NVVN222356A个摩微观宏观NA桥梁B、计算分子的质量kgNMmkgNMmAA2723326233103.31061021031061018摩氢摩水分子质量的数量级:10-26--10-27kg例4：已知:水和氢气的摩尔质量分别是1.8×10-2kg/mol和2×10-3kg/mol，求水分子和氢分子的质量（已知NA=6.0×1023mol-1)C、计算分子的体积AmolAmol0NMNVNvv不适用于求气体分子的体积但能计算气体分子所占的空间体积329235103106108.1mNVvA摩水例5：已知：水的摩尔质量是1.8×10-2kg/mol，水的密度是1×103kg/m3，求水分子的体积（已知NA=6.0×1023mol-1）例6：若已知铁的原子量是56，铁的密度是7.8×103kg/m3，求：1）质量是1g的铁块中铁原子的数目（取1位有效数字）2）计算出铁原子的直径是多少米？个0例题：kg/mol10293AM已知空气的摩尔质量是，则空气中气体分子的平均质量多大？成年人做一次深呼吸，约吸入450cm3的空气，则做一次深呼吸所吸入的空气质量是多少？所吸入的气体分子数量是多少？（按标准状况估算）解析:１．空气分子的平均质量为：kg1082.41002.6102926233AANMm2．成年人做一次深呼吸所吸入的空气质量为：kg105.8kg1029104.22104504336m３．所吸入的分子数为：)(102.1kg1083.4kg108.522264个－mmN随堂练习•1、下列哪一组已知数据中能求出阿伏加德罗常数。（）A物质分子的质量和体积B物体的质量和它的摩尔质量C物体的质量、密度和它的分子体积D物体的摩尔体积、密度及其分子质量DD2、1克水中含有的水分子个数为（）A6.02×1023B3.01×1023C6.02×1022D3.34×10223.(2004年浙江高考)若以μ表示水的摩尔质量，υ表示在标准状态下水蒸气的摩尔体积，ρ为表示在标准状态下水蒸气的密度，NA为阿伏加德罗常数，m、Δ分别表示每个水分子的质量和体积，下面是四个关系式①NA=υρ/m②ρ=μ/NAΔ③m=μ/NA④Δ=υ/NA其中A．①和②都是正确的；B．①和③都是正确的；C．②和④都是正确的；D．①和④都是正确的。答案：B4.已知阿伏加德罗常数为NA，铜的摩尔质量为M，密度为ρ（均为国际单位），则（）A．1m3铜原子含原子数目为ρNA/MB．1个铜原子质量是M/NAC．1个铜原子的体积是M/ρNAD．1kg铜所含原子的数目是ρNAABC5.只要知道下列哪一组物理量，就可以估算出气体中分子的平均距离（）A．阿伏加德罗常数、该气体的摩尔质量和质量B．阿伏加德罗常数、该气体的摩尔质量和密度C．阿伏加德罗常数、该气体的摩尔质量和体积D．该气体的密度、体积和摩尔质量B6.下列数据能求出阿伏加德罗常数的是（）A.水的密度和水的摩尔质量B.水的摩尔质量和水分子的体积C.水分子的体积和水分子的质量D.水分子的质量和水的摩尔质量D7.水的分子量18，水的密度为103kg/m3,阿伏加德罗常数为NA=6.02×1023个/mol，则：（1）水的摩尔质量M=__________18g/mol（2）水的摩尔体积V=__________M/ρ=18/1=18g/cm3（3）一个水分子的质量m0=_____________M/NA=18/6.02×1023=2.99×10-26kg（4）一个水分子的体积V0=_____________V/NA=2.99×10-23cm3（5）10g水中含有的分子数目N=___________________mNA/M=3.344×10218.估算在标准状态下气体分子间的距离。•解：将每个空气分子所占据的空间设为小立方体，则小立方体的边长为气体分子间的距离。(V摩尔=22.4×10-3m3)•NA×d3=V摩尔•d=（V摩尔/NA）1/3•=[22.4×10-3/（6.02×1023）]1/3m•=3.8×10-9m［小结］1.一般物体中的分子数目是很大的.2.一般分子的质量也是很小的.量数量级是10-26Kg3.阿伏加德罗常数是联系微观世界和宏观世界的桥梁，通过该常数把摩尔质量、摩尔体积跟分子质量、分子大小等微观物理量联系起来了.一般分子直径的数量级为10-10m分子的模型：把分子看成球形或正方体模型。